JP2009043587A - Induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一般家庭やレストラン及びオフィスなどで使用される赤外線センサを有する誘導加熱調理器に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker having an infrared sensor used in general homes, restaurants and offices.
従来、この種の誘導加熱調理器は、鍋を載置するトッププレートにサーミスタなどの感温素子を接触させて、鍋の温度を検知していたが、トッププレートを介して温度を検知するため、負荷の温度変化に対する応答性が遅れてしまうため、沸騰の検知などの負荷の過渡的な温度変化を検知したい場合においては、検知にタイムラグが生じてしまい、精度良く検知することが困難である。このような負荷の過渡的な温度変化の応答性を向上させるために、鍋から放射される赤外線の強度を赤外線センサを用いて検知することにより、鍋の温度変化の検知を行っていた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of induction heating cooker detects the temperature of the pan by contacting a temperature sensor such as a thermistor to the top plate on which the pan is placed, but to detect the temperature via the top plate. Since the response to the temperature change of the load is delayed, when it is desired to detect a transient temperature change of the load such as the detection of boiling, a time lag occurs in the detection, and it is difficult to detect with high accuracy. . In order to improve the responsiveness of the transient temperature change of such a load, the temperature change of the pan was detected by detecting the intensity of infrared rays emitted from the pan using an infrared sensor (for example, , See Patent Document 1).
以下、従来構成の誘導加熱調理器について、図6を参照して説明する。図6において、トッププレート102は負荷鍋101を載置し、加熱コイル103はトッププレート102の上部で負荷鍋101を加熱し、赤外線センサ105はトッププレート102の下面に配し、負荷鍋101から放射される赤外線を検知し、温度算出手段106は赤外線センサ105の出力から負荷鍋101の温度を算出し、制御手段107は温度算出手段106により算出した温度に応じて、加熱コイル103に高周波電流を供給して負荷鍋101を加熱するインバータ回路104の出力を制御するものである。
Hereinafter, an induction heating cooker having a conventional configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the
以上のように構成された誘導加熱調理器では、負荷鍋101の温度を鍋底から放射される赤外線を直接的に検知できるため、熱応答性に優れた温度検知を行うことが可能であった。
しかしながら、前記従来の構成においては、赤外線センサ105を用いることにより温度検知の応答性が向上するため、沸騰の検知などの負荷の過渡的な温度変化を検知することはできたが、全ての鍋の材質において、負荷鍋101の空焚きの検知などの負荷の急激な温度変化を検知することは困難であった。すなわち、厚手の鍋においては、鍋の底面温度が均一になりやすく、鍋底面の温度むらが小さいため、鍋の空焚きの検知などの負荷の急激な温度変化を検知しやすい。しかしながら、薄手の鍋においては、鍋の底面温度にむらができやすく、また、熱がいきわたりやすいため、鍋の空焚きの検知などの負荷の急激な温度変化を検知しにくい。また、多層の鍋においても、熱が徐々に伝わるため、鍋を空焚きした場合には鍋の内側と外側に温度差が発生してしまい、鍋の空焚きの検知などの負荷の急激な温度変化を即座に検知しにくい。
However, in the conventional configuration, since the responsiveness of the temperature detection is improved by using the
上記のように、厚手の鍋を空焚きした場合においては、鍋から放射される赤外線の強度が鍋の底面で均一になりやすいため、その強度を1つの赤外線センサにて検知すれば、鍋の空焚きなどの温度過昇を検知することは可能であったが、薄手の鍋を空焚きした場合においては、鍋から放射される赤外線の強度が鍋の底面で不均一になりやすいため、その強度を1つの赤外線センサで検知しても、鍋の最高温度を検知することが難しいため、鍋の空焚きなどの温度過昇を検知することが困難であった。また、多層の鍋を空焚きした場合においては、鍋の内側と外側に温度差が発生してしまうため、鍋の外側の温度を赤外線センサにより検知しても、鍋の内側の温度を検知することが難しいため、鍋の空焚きなどの温度過昇を検知することが困難であるという課題を有していた。さらに、薄手の鍋を空焚きした場合において、鍋から放射される赤外線の強度を、複数の赤外線センサを用いて検知することにより、鍋の空焚きなどの温度過昇を検知することは可能であるが、赤外線センサの実装面積の増加、赤外線センサに電力を供給する電源回路の大型化やそれに伴うコストアップ等が生じるという課題も有していた。 As mentioned above, when a thick pan is aired, the intensity of infrared rays emitted from the pan tends to be uniform at the bottom of the pan. Therefore, if the intensity is detected by one infrared sensor, Although it was possible to detect an overheating such as airing, when the thin pan was aired, the intensity of infrared rays radiated from the pan tends to be uneven at the bottom of the pan. Even if the intensity is detected by one infrared sensor, it is difficult to detect the maximum temperature of the pan, and it is therefore difficult to detect an excessive temperature rise such as emptying the pan. In addition, when a multi-layer pan is boiled, a temperature difference occurs between the inside and outside of the pan. Therefore, even if the temperature outside the pan is detected by an infrared sensor, the temperature inside the pan is detected. Because it is difficult, it has a problem that it is difficult to detect an excessive temperature rise such as emptying a pot. Furthermore, when a thin pan is boiled, it is possible to detect overheating of the pan, etc. by detecting the intensity of infrared rays emitted from the pan using multiple infrared sensors. However, there have been problems such as an increase in the mounting area of the infrared sensor, an increase in the size of a power supply circuit for supplying power to the infrared sensor, and a cost increase associated therewith.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、薄手の鍋や多層の鍋においても鍋の空焚きなどの温度過昇状態を精度良く検知し、安全性を向上させた誘導加熱調理器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an induction heating cooker that improves the safety by accurately detecting an overheating state such as emptying of a pan even in a thin pan or a multi-layer pan. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱調理器は、加熱コイルと、加熱コイルの上部で負荷鍋を載置するトッププレートと、加熱コイルに高周波電流を供給して負荷鍋を加熱するインバータ回路と、トッププレート下面に配し負荷鍋から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、赤外線センサの出力から負荷鍋の温度を算出する温度算出手段と、温度算出手段により算出した温度に応じてインバータ回路の出力を制御する制御手段と、負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態を検知する磁気結合検知手段とを備え、制御手段は、磁気結合検知手段により検知した負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態の変化に応じて、制御手段がインバータ回路の出力を制御する、温度算出手段により算出した温度のしきい値を変更する構成としたものである。 In order to achieve the above object, an induction heating cooker according to the present invention heats a load pan by supplying a high frequency current to the heating coil, a top plate on which the load pan is placed above the heating coil, and the heating coil. According to the inverter circuit, an infrared sensor arranged on the lower surface of the top plate to detect infrared rays emitted from the load pan, temperature calculation means for calculating the temperature of the load pan from the output of the infrared sensor, and temperature calculated by the temperature calculation means Control means for controlling the output of the inverter circuit, and magnetic coupling detection means for detecting the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil, the control means comprising: a load pan and a heating coil detected by the magnetic coupling detection means; The control means controls the output of the inverter circuit according to the change in the magnetic coupling state, and the temperature threshold value calculated by the temperature calculation means is changed. It is.
これにより、厚手の鍋以外に薄手の鍋や多層の鍋においても、鍋の空焚き状態を赤外線センサによる検知に加え、負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態の検知を行うことにより、鍋の空焚きなどの過昇状態を精度良く検知することができ、負荷鍋の温度を適切に制御することにより、調理性能を維持しつつ安全性を向上させることができる。 As a result, in addition to thick pans, thin pans and multi-layer pans can also be used to detect the pan's empty state by detecting the magnetic coupling between the load pan and the heating coil. It is possible to accurately detect an excessively rising state such as airing, and by appropriately controlling the temperature of the load pan, safety can be improved while maintaining cooking performance.
以上のように本発明の誘導加熱調理器は、あらゆる鍋の材質において、鍋の空焚きの検知などの負荷の急激な温度変化を検知し、負荷の温度を適切に制御することにより、調理性能を維持しつつ安全性を向上させることができ、利用者の使い勝手を良くすることができる。 As described above, the induction heating cooker according to the present invention detects the rapid temperature change of the load, such as detection of empty cooking in the pot, and appropriately controls the temperature of the load, so that the cooking performance is improved. Safety can be improved while maintaining the user-friendliness.
第1の発明は、加熱コイルと、加熱コイルの上部で負荷鍋を載置するトッププレートと、加熱コイルに高周波電流を供給して負荷鍋を加熱するインバータ回路と、トッププレート下面に配し負荷鍋から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、赤外線センサの出力から負荷鍋の温度を算出する温度算出手段と、温度算出手段により算出した温度に応じてインバータ回路の出力を制御する制御手段と、負荷鍋と前記加熱コイルとの磁気結合状態を検知する磁気結合検知手段とを備え、制御手段は、磁気結合検知手段により検知した負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態の変化に応じて、制御手段がインバータ回路の出力を制御する、温度算出手段により算出した温度のしきい値を変更する構成とすることにより、負荷鍋の加熱状態を検出し、それに応じてインバータ回路の出力を制御する、赤外線センサにより算出した温度のしきい値を変更するため、あらゆる鍋の材質において、鍋の空焚きなどの負荷の急激な温度変化を検知し、インバータ回路の出力を抑制することができ、より安全性を向上させることができる。 1st invention is a heating coil, the top plate which mounts a load pan in the upper part of a heating coil, the inverter circuit which supplies a high frequency current to a heating coil, and heats a load pan, and distributes the load on the lower surface of a top plate An infrared sensor for detecting infrared radiation radiated from the pan, temperature calculating means for calculating the temperature of the load pan from the output of the infrared sensor, and control means for controlling the output of the inverter circuit in accordance with the temperature calculated by the temperature calculating means; And a magnetic coupling detection means for detecting a magnetic coupling state between the load pan and the heating coil, and the control means according to a change in the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil detected by the magnetic coupling detection means, The control means controls the output of the inverter circuit and detects the heating state of the load pan by changing the temperature threshold value calculated by the temperature calculation means. In order to change the temperature threshold value calculated by the infrared sensor that controls the output of the inverter circuit accordingly, any temperature change of the load such as emptying of the pot is detected in any pot material, and the inverter circuit Output can be suppressed, and safety can be further improved.
第2の発明は、特に、第1の発明において、磁気結合検知手段は、インバータ回路の出力を一定に保ったとき、インバータ回路の制御量の時間変化が大きい場合、負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態が変化したと判断する構成としたものである。これにより、負荷鍋の加熱状態を既存のインバータ回路の制御量を利用して検知するとすることにより、新たな部品追加をすることなく、鍋の空焚きなどの負荷の急激な温度変化を検知し、インバータ回路の出力を抑制することができ、より安全性を向上させることができる。 According to a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, when the output of the inverter circuit is kept constant and the time variation of the control amount of the inverter circuit is large, the magnetic coupling detection means In this configuration, it is determined that the magnetic coupling state has changed. As a result, by detecting the heating state of the load pan using the control amount of the existing inverter circuit, it is possible to detect a rapid temperature change of the load such as pan emptying without adding new parts. The output of the inverter circuit can be suppressed, and the safety can be further improved.
第3の発明は、特に第1または第2の発明において、加熱開始直後は、インバータ回路の最大出力を一定時間低く設定する構成とすることにより、負荷鍋と加熱こいるとの磁気結合状態の変化を検知し、それに応じてインバータ回路の出力を制御する、赤外線センサにより算出した温度のしきい値を変更する以前に、負荷鍋の温度が過昇状態になることを防止することができる。 In a third aspect of the invention, particularly in the first or second aspect of the invention, immediately after the start of heating, the maximum output of the inverter circuit is set low for a certain period of time, so that the magnetic coupling state between the load pan and the heating rod is set. Before the change is detected and the threshold value of the temperature calculated by the infrared sensor that controls the output of the inverter circuit is changed accordingly, the temperature of the load pan can be prevented from being overheated.
第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明において、インバータ回路は、加熱コイルに接続された共振コンデンサと、スイッチング素子とを備え、制御手段は、スイッチング素子の駆動時間を増減することによりインバータ回路の出力を制御し、磁気結合検知手段は、スイッチング素子の駆動時間の時間変化量が大きい場合、負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態が変化したと判断し、負荷鍋が空焚きであると判定する構成とすることにより、既存のスイッチング素子の駆動の時間変化により、負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態を検知するため、新たな部品を追加することなく、鍋が空焚きであるかどうかを判断することができる。 In a fourth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to third aspects of the invention, the inverter circuit includes a resonance capacitor connected to the heating coil and a switching element, and the control means sets the drive time of the switching element. The output of the inverter circuit is controlled by increasing / decreasing, and the magnetic coupling detection means determines that the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil has changed when the time variation of the driving time of the switching element is large, and the load pan By detecting the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil based on the change over time of the driving of the existing switching element, the pan can be detected without adding new parts. It can be determined whether is empty.
第5の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明において、インバータ回路は、加熱コイルに接続された共振コンデンサと、スイッチング素子とを備え、制御手段は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増減することによりインバータ回路の出力を制御し、磁気結合検知手段は、スイッチング素子の駆動周波数の時間変化量が大きい場合、負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態が変化したと判断し、負荷鍋が空焚きであると判定する構成とすることにより、既存のスイッチング素子の駆動の時間変化により、負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態を検知するため、新たな部品を追加することなく、鍋が空焚きであるかどうかを判断することができる。 In a fifth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to third aspects of the invention, the inverter circuit includes a resonant capacitor connected to the heating coil and a switching element, and the control means includes a drive frequency of the switching element. The magnetic coupling detection means determines that the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil has changed when the amount of change over time in the drive frequency of the switching element is large, By adopting a configuration that determines that the pan is empty-fired, it detects the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil by changing the driving time of the existing switching element, without adding new parts, You can determine whether the pan is empty.
第6の発明は、特に、第1〜5のいずれか1つの発明において、制御手段は、磁気結合検知手段により負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態が変化したと判断し、負荷鍋が空焚きであると判定した場合には、制御手段がインバータ回路の出力を抑制する、温度算出手段により算出した温度のしきい値を低く設定し、インバータ回路の出力を低く設定する構成とすることにより、負荷鍋が空焚き状態であれば、赤外線センサにより算出した温度が低くなるように、インバータ回路の出力を制御するため、発火等の危険性が低下し、より安全性を向上させることができる。 In the sixth invention, in particular, in any one of the first to fifth inventions, the control means determines that the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil has been changed by the magnetic coupling detection means, and the load pan is empty. If the control means suppresses the output of the inverter circuit, the control means suppresses the output of the inverter circuit, sets the temperature threshold value calculated by the temperature calculation means low, and sets the inverter circuit output low. If the load pan is empty, the output of the inverter circuit is controlled so that the temperature calculated by the infrared sensor is lowered, so the risk of ignition and the like is reduced and the safety can be further improved. .
第7の発明は、特に、第1〜6のいずれか1つの発明において、表示手段を備え、磁気結合検知手段により負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態が変化したと判断し、負荷鍋が空焚きであると判定した場合には、前記表示手段に表示を行う構成とすることにより、負荷鍋がどのような状態であるのかを、利用者に視覚的に伝えることができる。 According to a seventh aspect of the present invention, in particular, in any one of the first to sixth aspects of the present invention, the display unit is provided and the magnetic coupling detection unit determines that the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil has changed. When it is determined that it is empty, it is possible to visually tell the user what state the load pan is in by configuring the display means to display.
第8の発明は、特に、第1〜7のいずれか1つの発明において、報知手段を備え、磁気結合検知手段により負荷鍋と加熱コイルとの磁気結合状態が変化したと判断し、負荷鍋が空焚きであると判定した場合には、報知手段により報知を行う構成とすることにより、負荷鍋がどのような状態であるのかを、利用者に聴覚的に伝えることができる。 In an eighth aspect of the present invention, in particular, in any one of the first to seventh aspects of the present invention, it is provided with a notification means, and the magnetic coupling detection means determines that the magnetic coupling state between the load pan and the heating coil has changed, When it is determined that it is empty, it is possible to audibly convey to the user what state the load pan is in by adopting a configuration in which notification is provided by the notification means.
以下本発明の誘導加熱調理器の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Embodiments of an induction heating cooker according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1〜3は本発明の実施の形態1における誘導加熱器を示すものである。
(Embodiment 1)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1-3 show the induction heater in
図1の誘導加熱調理器において、商用電源1は、ブリッジダイオードで構成される整流回路2で全波整流され、整流回路2の直流接続端子間に接続される平滑コンデンサ3にて平滑されることにより、直流電源を構成している。
In the induction heating cooker of FIG. 1, the
また、整流回路2の出力には、商用電源1を高周波電流に変換するインバータ回路4が接続され、このインバータ回路4は、加熱コイル5(本実施の形態ではIGBT)と、加熱コイル5に並列に接続された共振コンデンサ6と、加熱コイル5に直列に接続されたスイッチング素子7と、スイッチング素子7に逆並列に接続された逆導通ダイオード8で構成され、スイッチング素子7のオンオフにより加熱コイル5に高周波電流を供給する。
The output of the
また、入力電流検知手段9は、商用電源1からインバータ回路4への入力電流を検知し、制御手段10は、入力電流検知手段9にて検知された検知結果と、火力設定手段11にて設定されたインバータ回路4の加熱出力に応じて、スイッチング素子7のオンオフを制御する。
The input current detection means 9 detects the input current from the
さらに、インバータ回路4により加熱される負荷鍋12から放射される赤外線を検知する赤外線センサ14が、負荷鍋12を載置するトッププレート13の下面に配置され、温度算出手段15は、赤外線センサ14の出力から負荷鍋12の温度を算出し、記憶回路16には、火力設定手段11にて設定された加熱出力に応じた制御温度tcが予め記憶されており、制御手段10は、温度算出手段15により算出した温度taと、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを比較した結果に基づいて、インバータ回路4の出力を制御する。
Further, an
また、磁気結合検知手段17は、加熱コイル5と負荷鍋12の磁気結合状態の変化を、スイッチング素子7の制御量の時間変化により検知し、磁気結合状態の変化が大きいと判断した場合は、インバータ回路4の出力を制御する制御温度tcを変更する。
Further, when the magnetic coupling detection means 17 detects the change in the magnetic coupling state between the heating coil 5 and the
すなわち、制御手段10は、温度算出手段15により算出した温度が、記憶回路16で記憶されている制御温度tcを超えた場合に、インバータ回路4の加熱出力を停止、或いは小さくするように制御し、また、温度算出手段15により算出した温度が、記憶回路16で記憶されている制御温度tc以下となった場合に、インバータ回路4の加熱出力を大きくするように制御するものであって、磁気結合検知手段17により検知した結果に応じて、動作を変更する構成としている。
That is, the control means 10 controls the heating output of the
以上のように構成された誘導加熱調理器について、その動作を説明する。 About the induction heating cooking appliance comprised as mentioned above, the operation | movement is demonstrated.
高周波電源1は、整流回路2と平滑コンデンサ3により整流され、インバータ回路4に電源を供給する。インバータ回路4は、制御手段10がスイッチング素子7をオンオフし、加熱コイル5に高周波電流を流すことにより、トッププレート13に載置された負荷鍋12を加熱する。負荷鍋12に入力される火力は、入力電流検知手段9で検知しており、火力設定手段11で設定された火力となるように、制御手段10はスイッチング素子7のオンオフを制御する。
The high
ここで、図2に制御手段10からスイッチング素子7に出力される駆動信号の波形を示す。駆動周波数は20kHz近傍で、周期Tcは50μsecで略一定である。入力電流は、制御手段10からスイッチング素子7にH信号が出力され、スイッチング素子7が導通する時間Tonを制御量とし、周期Tcの残時間が非導通時間となるので、この時間Tonを変更することにより制御される。例えば、入力電流を増加させるときは時間Tonを長くし、入力電流を減少させるときは時間Tonを短くする。火力設定手段11により設定された火力に応じて、目標となる入力電流が決定され、入力電流検知手段9により検知した電流が、目標となる入力電流で保持されるように、制御手段10は時間Tonを制御する。
Here, FIG. 2 shows the waveform of the drive signal output from the control means 10 to the
また、記憶回路16には、火力設定手段11において設定可能な火力毎に、制御温度tcが記憶されており、制御手段10は、温度算出手段15により算出した温度taと、記憶回路14にて記憶されている制御温度tcとを比較して、温度算出手段15により算出した温度taが、記憶回路14にて記憶されている制御温度tc以下となるように、負荷鍋12に入力される火力の最大値を決定する。すなわち、火力設定手段11において設定可能な火力が、「強」「中」「弱」の3設定とし、記憶回路16にて記憶されている各火力設定に応じた制御温度tcが「200℃」「250℃」「300℃」とする。ここで、火力設定手段11で「強」が設定されると、制御手段10は、入力電流検知手段9により検知した電流が、火力設定「強」時の目標となる入力電流「15A」で保持されるように、時間Tonを制御する。このとき、負荷鍋12が加熱され、負荷鍋12の温度が上昇し、負荷鍋12からは鍋の温度に応じた赤外線が放射されているため、温度算出手段15により算出した温度taも上昇する。このとき、制御手段10は、記憶回路16にて記憶されている制御温度が、tc=200℃であるため、温度算出手段15により算出した温度taが200℃未満の場合は、火力設定手段11にて設定された火力「強」にて加熱制御を行う。しかしながら、温度算出手段15により算出した温度taが200℃以上、250℃未満(例えば、220℃)の場合では、火力設定手段11にて設定された火力「強」では加熱制御を行わず、火力設定「中」にて加熱制御を行う。同様に、温度算出手段15により算出した温度taが250℃以上、300℃未満(例えば、270℃)の場合では、火力設定「弱」にて加熱制御を行い、加熱を継続する。しかしながら、温度算出手段15により算出した温度taが300℃以上(例えば、320℃)の場合では、負荷鍋12が温度過昇と判断し、加熱を停止する。
The
また、磁気結合検知手段17は、加熱コイル5と負荷鍋12の磁気結合状態の変化を、スイッチング素子7の制御量、すなわち時間Tonの時間変化の微分値により検知し、制御量Tonの時間変化の微分値が設定値以上であれば、負荷鍋12が空焚きであると判断し、制御手段10は、温度算出手段15により算出した温度taと比較する、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを低い温度に再設定する。
The magnetic coupling detection means 17 detects a change in the magnetic coupling state between the heating coil 5 and the
ここで、図3に、入力電流を一定で制御したとき、負荷鍋12が薄手の鍋や多層鍋のとき、空焚き状態にて加熱した場合と、空焚きでない状態にて加熱した場合の、負荷鍋12の温度と、制御量Tonと、制御量Tonの時間変化の微分値ΔTonとの関係を示した波形を示す。負荷鍋12の温度の上昇に伴って、負荷鍋12の抵抗率が変化する(一般的には、温度上昇に伴い抵抗率は上昇する)。その結果、加熱コイル5と負荷鍋12との磁気結合が変化し、入力電流が減少する方向になるが、制御手段10が、入力電流検知手段9により検知した電流が目標となる入力電流となるように、制御量Tonを増加方向に制御するため、入力電流が一定に保たれる。しかしながら、負荷鍋12が空焚き状態である場合、負荷鍋12が空焚き状態でない場合と比べると、負荷鍋12の抵抗率の時間変化が大きい。その結果、加熱コイル5と負荷鍋12との磁気結合の時間変化も大きくなり、制御量Tonの時間変化も大きくなる。
Here, in FIG. 3, when the input current is controlled to be constant, when the
すなわち、本実施の形態においては磁気結合検知手段17は、制御手段10における制御量Tonの時間変化の微分値ΔTonが所定値以上であれば、負荷鍋12が空焚き状態であると判断する。このとき、制御手段10は、温度算出手段15により算出した温度taと比較する、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを所定の値αだけ低め(tc−α)に変更する構成とする。すなわち、火力設定手段11において設定可能な火力が、「強」「中」「弱」の3設定とし、記憶回路16にて記憶されている各火力設定に応じた制御温度tcが「200℃」「250℃」「300℃」とする。ここで、磁気結合検知手段17により負荷鍋12が空焚き状態であると判断されると、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを所定の値「60℃」だけ低めに変更し、各火力設定に応じた制御温度を「140℃」「190℃」「240℃」に変更する構成とする。これにより、負荷鍋12が空焚き状態でない場合には、不要な出力の低下あるいは低下をしないため、調理性能を維持しつつ、負荷鍋12が空焚き状態である場合には、制御温度tcを低く設定することにより、負荷鍋12が鍋の底面温度にむらができやすく、また、熱がいきわたりやすい薄鍋や鍋の内側と外側に温度差が発生する多層鍋である場合でも異常な高温になるのを防止することができる。
In other words, in the present embodiment, the magnetic coupling detection means 17 determines that the
また、負荷鍋12が厚手鍋のとき、空焚き状態にて加熱しても、鍋の底面温度が均一になりやすく、鍋底面の温度むらが小さいため、温度算出手段15により算出した温度だけを用いて温度制御を行うことにより、負荷鍋12が温度過昇となることを防止することができる。
Further, when the
また、加熱開始直後は、インバータ回路の最大出力を一定時間tmだけ低く設定する構成とする。すなわち、火力設定手段11において設定可能な火力が、「強」「中」「弱」の3設定であり、火力設定手段11で「強」が設定された場合においても、加熱開始直後は所定の時間tmだけ、火力設定「弱」にて加熱を行う。これにより、負荷鍋12の急激な温度上昇を抑制するとともに、磁気結合検知手段17により負荷鍋12が空焚き状態であるかどうかを安定して検知し判定することができる。
Further, immediately after the start of heating, the maximum output of the inverter circuit is set low for a certain time tm. That is, the thermal powers that can be set in the thermal power setting means 11 are three settings of “strong”, “medium”, and “weak”, and even when “strong” is set in the thermal power setting means 11, the heating power is set to a predetermined value immediately after the start of heating. Heating is performed for a time tm with a thermal power setting “weak”. Thereby, while suppressing the rapid temperature rise of the
さらに、磁気結合検知手段17により負荷鍋12と加熱コイル5との磁気結合状態が変化したと判断し、負荷鍋12が空焚きであると判定した場合には、LEDやLCDで構成された表示手段18に点灯・点滅表示を行う構成とする。これにより、使用者に負荷鍋12の状態、負荷鍋12が空焚きであること、を視覚的に伝えることができ、誤使用を防止することができる。
Furthermore, when the magnetic coupling detection means 17 determines that the magnetic coupling state between the
また、磁気結合検知手段17により負荷鍋12と加熱コイル5との磁気結合状態が変化したと判断し、負荷鍋12が空焚きであると判定した場合には、ブザーにより構成された報知手段19によりブザー報知を行う構成とする。これにより、使用者に負荷鍋12の状態、負荷鍋12が空焚きであること、を聴覚的に伝えることができ、誤使用を防止することができる。
When the magnetic coupling detection means 17 determines that the magnetic coupling state between the
(実施の形態2)
図4〜5は、本発明の実施の形態2における誘導加熱器を示すものである。誘導加熱調理器の基本構成は、図1に示す実施の形態1のブロック図と同様であるため、説明を省略する。
(Embodiment 2)
4 to 5 show an induction heater according to
以上のように構成された誘導加熱調理器について、その動作を説明する。高周波電源1は、整流回路2と平滑コンデンサ3により整流され、インバータ回路4に電源を供給する。インバータ回路4は、制御手段10がスイッチング素子7をオンオフし、加熱コイル5に高周波電流を流すことにより、トッププレート13に載置された負荷鍋12を加熱する。負荷鍋12に入力される火力は、入力電流検知手段9で検知しており、火力設定手段11で設定された火力となるように、制御手段10はスイッチング素子7のオンオフを制御する。
About the induction heating cooking appliance comprised as mentioned above, the operation | movement is demonstrated. The high
ここで、図4に制御手段10からスイッチング素子7に出力される駆動信号の波形を示す。駆動周波数fは20kHz近傍〜50kHz近傍にて制御される。入力電流は、制御手段10からスイッチング素子7にH信号が出力され、スイッチング素子7が導通する時間は、1/2fである。このとき、駆動周波数fを制御量とし、駆動周波数fが小さい方がスイッチング素子7が導通する時間は長いので、加熱コイル5に流れる電流のピーク値が大きくなるので、制御手段10は、この駆動周波数fを変更することにより制御される。例えば、入力電流を増加させるときは駆動周波数fを小さくし、入力電流を減少させるときは駆動周波数を大きくする。火力設定手段11により設定された火力に応じて、目標となる入力電流が決定され、入力電流検知手段9により検知した電流が、目標となる入力電流で保持されるように、制御手段10は駆動周波数fを制御する。
Here, FIG. 4 shows the waveform of the drive signal output from the control means 10 to the
また、磁気結合検知手段17は、加熱コイル5と負荷鍋12の磁気結合状態の変化を、スイッチング素子7の制御量、すなわち駆動周波数fの時間変化の微分値により検知し、制御量fの時間変化の微分値が設定値以上であれば、負荷鍋12が空焚きであると判断し、制御手段10は、温度算出手段15により算出した温度taと比較する、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを低い温度に再設定する。
Further, the magnetic coupling detection means 17 detects a change in the magnetic coupling state between the heating coil 5 and the
ここで、図5に、入力電流を一定で制御したとき、負荷鍋12が薄手の鍋や多層鍋のとき、空焚き状態にて加熱した場合と、空焚きでない状態にて加熱した場合の、負荷鍋12の温度と、制御量fと、制御量fの時間変化の微分値Δfとの関係を示した波形を示す。負荷鍋12の温度の上昇に伴って、負荷鍋12の抵抗率が変化(一般的には、温度上昇に伴い抵抗率は上昇する)する。その結果、加熱コイル5と負荷鍋12との磁気結合が変化し、入力電流が減少する方向になるが、制御手段10が、入力電流検知手段9により検知した電流が目標となる入力電流となるように、制御量fを減少方向に制御するため、入力電流が一定に保たれる。しかしながら、負荷鍋12が空焚き状態である場合、負荷鍋12が空焚き状態でない場合と比べると、負荷鍋12の抵抗率の時間変化が大きい。その結果、加熱コイル5と負荷鍋12との磁気結合の時間変化も大きくなり、制御量fの時間変化も大きくなる。
Here, in FIG. 5, when the input current is controlled to be constant, when the
すなわち、本実施の形態においては磁気結合検知手段17は、制御手段10における制御量fの時間変化の微分値Δfが所定値以下であれば、負荷鍋12が空焚き状態であると判断する。このとき、制御手段10は、温度算出手段15により算出した温度taと比較する、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを所定の値αだけ低め(tc−α)に変更する構成とする。すなわち、火力設定手段11において設定可能な火力が、「強」「中」「弱」の3設定とし、記憶回路16にて記憶されている各火力設定に応じた制御温度tcが「200℃」「250℃」「300℃」とする。ここで、磁気結合検知手段17により負荷鍋12が空焚き状態であると判断されると、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを所定の値「60℃」だけ低めに変更し、各火力設定に応じた制御温度を「140℃」「190℃」「240℃」に変更する構成とする。これにより、負荷鍋12が空焚き状態でない場合には、不要な出力の低下あるいは低下をしないため、調理性能を維持しつつ、負荷鍋12が空焚き状態である場合には、制御温度tcを低く設定することにより、実施の形態1と同様に、負荷鍋12が薄鍋や多層鍋である場合でも異常な高温になるのを防止することができる。
That is, in the present embodiment, the magnetic coupling detection means 17 determines that the
また、負荷鍋12が厚手鍋のとき、空焚き状態にて加熱しても、鍋の底面温度が均一になりやすく、鍋底面の温度むらが小さいため、温度算出手段15により算出した温度だけを用いて温度制御を行うことにより、負荷鍋12が温度過昇となることを防止することができる。
Further, when the
以上のように本実施の形態によれば、インバータ回路4の制御量の時間変化により、負荷鍋12の空焚き状態を検知するため、検知の遅れもなくまた、あらゆる材質の鍋においてその空焚きを検知できるため、負荷鍋12が異常な高温になるのを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the emptying state of the
尚、本実施の形態では負荷鍋12の空焚きを検知した場合、温度算出手段15により算出した温度taと比較する、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを、各火力設定において一定に所定の値αだけ低く設定したが、各火力設定に応じて補正する値を変更しても、同様の効果が得られる。
In this embodiment, when the empty pan of the
また、負荷鍋12の空焚き状態を複数段階で検知し、温度算出手段15により算出した温度taと比較する、記憶回路16にて記憶されている制御温度tcを、空焚きの状態に応じて、複数段階に補正を行っても、同様の効果が得られる。
Moreover, the control temperature tc memorize | stored in the memory |
本発明の誘導加熱調理器は、負荷鍋の最高温度を適切に抑制しながら、十分な火力が得られるため、家庭用の誘導加熱調理器だけでなく、レストランの厨房などで使用される業務用の誘導加熱調理器等の用途にも適用できる。 The induction heating cooker of the present invention can be used not only for home induction heating cookers but also in restaurant kitchens, etc., because sufficient heating power is obtained while appropriately suppressing the maximum temperature of the load pan. It can be applied to other uses such as induction heating cookers.
4 インバータ回路
5 加熱コイル
6 共振コンデンサ
7 スイッチング素子
10 制御手段
12 負荷鍋
13 トッププレート
14 赤外線センサ
15 温度算出手段
16 記憶回路
17 磁気結合検知手段
18 表示手段
19 報知手段
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